用电子束加工提高内燃机活塞环槽的耐磨性

内燃机活塞在特别苛刻条件下工作时,经受着冲击机械作用和热作用,并且存在高温和腐蚀介质.活塞各种结构元件的磨损过程有其本身特点,反映在它们的磨损速度有较大差别.根据活塞的结构特点及其工作条件,磨损最强烈的是压缩环的环槽,以及活塞的顶和裙部、活塞销孔.对柴油机活塞,压缩环的环槽磨损占首要问题.特别是第一个环槽.正如分析活塞的磨损和失效所表明,第一压缩环和活塞槽之间所形成的极限间隙主要取决于柴油机在拆修前的寿命、燃油消耗以及修理费用.因此,活塞环槽的强化问题甚为迫切,并且是现代发动机制造的主要问题之一. 　　……     

活塞椭锥形裙部套车的试验研究

各种活塞往复式内燃机的重要零配件之一的活塞,其非正圆裙部长期以来是采用传统的仿形车和磨的方法加工的。近年来,国外工业发达国家已采用金刚石车刀套车的加工工艺。套车的质量和效率均比传统的仿型车、磨工艺高得多。国外多把活塞裙套车工艺和装备列为专利。 为改变我国活塞加工的面貌,研制高质高效的活塞裙部加工工艺及其装备,在开展国家重点中间试验项目“活塞加工综合自动线”的研制过程中,我所进行了活塞椭锥形裙部套车工艺和套车装置结构的试验研究。本文概述了研究成果,叙述了国内外活塞裙部加工的现状,以及活塞裙部套车原理及其误差的分析与计算等。     

超音速等离子喷涂技术在活塞裙表面热喷涂材料的研究

活塞裙与气缸套直接接触,是活塞的重要组成部件,承受着气体力、侧压力,热负荷等.极易产生摩擦和磨损,因此需要其有着优异的高温稳定性、耐腐蚀性、坚韧性、耐磨性和抗咬合性.通过超音速等离子技术在球墨铸铁活塞裙上喷涂WC-Co涂层和Cr3C2-NiCr涂层,用SEM分析了粉末的表面形貌,对涂层的表面和界面形貌及相结构进行了分析.通过对这两种涂层进行孔隙率、结合强度、显微硬度、耐磨性能、耐腐蚀性能对比测试实验,以达到使活塞裙外壁的综合性能得到大的提升的目的.     

基于动网格和UDF技术的气缸动态特性研究

基于FLUENT软件提供的计算方法和物理模型,利用动网格及UDF(用户自定义函数)技术,对活塞运动过程进行动态数值模拟.通过动网格的生成与消亡,较好地解决因活塞运动所导致计算区域瞬时变化问题.得到气缸在不同蓄能腔体积、量孔直径及活塞作用面积下,活塞所受轴向力、位移变化等特性的可视化仿真结果,获得气缸内部流场分布.分析蓄能腔体积、量孔直径及活塞作用面积对气缸动特性的影响.结果表明:活塞作用面积对活塞动特性影响最大,其次是蓄能腔体积,而量孔直径大小的影响最小,为气缸优化设计提供理论依据.     

活塞裙部(椭圆和锥度)采用套车新工艺

解放牌汽车的改型活塞,其裙部带有0.5mm的椭圆度和0.03～0.05mm的锥度,即活塞的裙部是椭锥形的。1973年大连组合机床研究所和长春一汽工具分厂会商,根据国内外生产水平与改型活塞的几何形状、精度要求等,确定新设计的活塞加工综合自动线上采用套车椭锥裙部的新工艺,代替当时国内都在采用的效率既低,而加工出的活塞性能又较差的磨削工艺。但是,鉴     

仿生非光滑凹坑表面滑动磨损二维仿真与试验研究

为了研究非光滑形态的磨损过程,基于ANSYS进行仿生非光滑凹坑半径为100μm,凹坑中心间距分别为250、300、350μm时表面滑动磨损过程二维数值模拟。仿真结果表明,凹坑中心间距为350μm时其耐磨性最好。同时进行试验验证,结论与仿真结果相同。     

轴流式止回阀缓冲结构参数对止回性能的影响

针对轴流式止回阀的止回性能，通过动网格数值试验的方法，采用正交试验设计和极差分析，研究缓冲结构的活塞直径、活塞行程、阻尼孔直径3个结构参数对阀瓣止回性能的影响。分析3个结构参数对止回性能的〖JP2〗权重影响；以阀瓣的完全闭合时间及止回过程中的最大液动力为目标进行多目标优化设计，在保证瞬态液动力尽可能小的情况下减少阀瓣的闭合时间，实现“快关缓闭”，提升阀门的稳定性。结果表明：笛形缓冲结构在0.035 2 s时，由于通孔面积变化导致缓冲阻尼发生突变，使得阀瓣闭合过程中发生震颤，而改进后的缓冲结构具有恒定的阻尼，提升了阀瓣运动的稳定性；通过对3个结构参数的正交试验结果进行极差分析可知，3个结构参数对于阀瓣闭合时间的影响程度排序为：活塞直径（0.021 8）＞缓冲行程（0.017 8）＞阻尼孔直径（0.013 5）,对于最大液动力的影响程度排序为：缓冲行程（204 107）＞活塞直径（140 362）＞阻尼孔直径（140 086）；缩短阀门的止回时间与减小阀芯振动是两个相悖的目标，不存在唯一的最优结构参数，应根据实际工况选取适当的优化结果。     

数控活塞车床直线伺服刀架的设计

活塞裙部异型外圆加工是活塞加工的关键,文章针对活塞裙部非圆加工的特点,提出一种由两套直线电机背对背安装的结构形式,研制出一种可以实现高频响微进给大推力的直线伺服刀架.该刀架结构简单、调试操作方便,为我国高档活塞的加工提供一种有效的加工设备.     

商用车活塞终锻模具分体结构研究

随着国家对环保治理力度的加大,对发动机排放标准要求日趋严格,为满足发动机排放标准的要求,锻造钢活塞在发动机活塞主流生产工艺中有广阔的发展前景。但是市场化竞争也日益激烈,如果不能提质降本,将会在活塞市场攻占过程中失去先机。然而我司商用车活塞生产过程中终锻模具平均寿命一直很低,在生产300件左右沿裙部出现开裂趋势,连续生产后,随着模具慢慢失效,模具最终开裂,模具成本居高不下,频繁换模,班产提升不上去,对公司提质降本,攻占活塞市场造成了很大的阻碍,因此提高活塞终锻模具寿命势在必行。     

基于Deform的热成形冷却系统优化

以22Mn B5高强度钢U形件为例,建立B柱热冲压有限元模型,并通过Deform-3D软件对热冲压过程进行数值模拟。设定保压结束后U形件的最大减薄率以及最大温差作为评价指标,基于数值模拟和3因素5水平正交实验方法,分析了在多指标因素不同水平下冷却系统参数对保压结束后U形件的最大减薄率以及最大温差大小和分布规律的影响,获得参数的优化组合:冷却管道直径为Φ8.5 mm,两管道孔中心间距为30 mm,管道孔中心与模具型面距离为13 mm。通过热冲压实验,得到保压结束后U形件的最大温差为124.5℃,最大减薄率为4.73%,验证了优化参数组合的有效性,为热冲压模具冷却系统设计优化提供了理论参考。     

Aluminum alloy pistons reinforced with SiC fabricated by centrifugal casting

Hypereutectic Al-Si alloy-based composite pistons reinforced with SiC particles locally at the head were fabricated by centrifugal casting. The effects of various technique parameters, i.e., the slurry temperature of the alloy, the mold temperature and the rotation speed of the mold, on the particle segregation were investigated, and the macromorphologies and microstructures of pistons were observed. The mechanical properties, such as hardness and wear resistance along the axis of the piston and the thermal expansion coefficient at the piston head, were measured. The results showed that, (1) centrifugal casting can be used as a new and effective method in manufacturing pistons, and reasonable parameters were 850 °C, 600 °C and 800 rpm for the slurry temperature of the alloy, the mold temperature and the rotation speed of the mold, respectively; (2) the hardness values of pistons fabricated by centrifugal casting gradually increased from the piston skirt to the piston head, and the average hardness value in piston heads was improved by 23.7HRB over that of pistons fabricated by gravity permanent mold casting; (3) the piston heads showed excellent wear resistance, and the wear rate of piston heads decreased by 70.3% over that of the piston fabricated by gravity permanent mold casting; and (4) the average linear expansion coefficient of the piston head was 15.3 × 10⁻⁶ K⁻¹ and decreased by 23.1% over that of pistons fabricated by gravity permanent mold casting.     

柴油发动机活塞用铝基材料研究进展及失效分析

活塞作为柴油发动机的核心部件之一,恶劣的服役工况对其材料有特殊的要求。概述了活塞用铝基材料的发展状况,包括合金系(Al-Cu-Si系、Al-Cu-Ni-Mg系、共晶型Al-Si-Cu-Mg系和过共晶型A1-Si-Cu-Mg系)与复合材料系(SiC/Al基复合材料、Al_2O_3/Al基复合材料和TiC、TiB_2/Al基复合材料等),并介绍了不同材料的适用范围。同时,归纳了常见活塞铝基材料的失效机制,包括磨损、机械损伤以及顶部开裂等。其中,活塞因磨损造成的失效在统计活塞失效机制中所占比例较大,具体可分为粘着磨损失效和磨粒磨损失效。针对活塞磨损失效提出了相关改善措施,如材料成分选取和制备方法选取等。此外,针对柴油发动机在实际运行工况中,因活塞所处部位存在润滑油不完全燃烧造成的含硫、氮等腐蚀性气氛而加速磨损的问题,可依托该气氛与相应增强相的反应,使其接触表面生成自润滑膜而减少甚至抑制磨损,进而延长柴油发动机活塞的使用寿命。     

全自动加工生产线中数控车削专机的研究开发

所研制开发的全自动数控车削专用机床可以用来完成柱形零件的自动上下料的车削加工，如用来加工活塞，可以实现活塞工件的自动上、下料和自动定位、夹紧，并且在一次安装、不停机、不换工位的情况下，高效地完成正面车端面、例角、车止口内径，同时反面打中心孔。如配上微动刀架，可用来进行活塞中凸变椭圆的型面加工。该机床在结构上易于生产线布局，并具有远程故障诊断功能，目前已完成了样机的设计和制造。     

全自动CNC镗削活塞销孔专机的研究开发

所研制的全自动ＣＮＣ镗削活塞销孔专用机床可以实现工件的自动上、下料和自动定位、夹紧,并且在一次安装、不停机、不换工位的情况下,高效地完成活塞销孔的镗孔、镗外口、切挡圈槽、倒内角和倒外角。该机床已在上海活塞厂投入生产,并取得了良好的加工效果。     

Thermal analysis and microscopic characterization of the piston alloy AlSi13Cu4Ni2Mg

In this research paper, the phases identified by thermal and microscopic analysis of the piston alloy AlSi13Cu4Ni2Mg, which was solidified under different conditions, are presented and compared with different piston alloys. Piston alloys are a group of casting Al–Si alloys, well-known as wear resistant materials, which are widely used as the piston materials for internal combustion engines because of their low thermal expansion coefficient and high wear resistance when alloyed with other elements such as copper, magnesium and nickel. Depending on the combination of alloying elements and other impacting factors, pistons alloys with different mechanical and physical properties are obtained.     

滑靴裙部外偏角对其收口特性影响规律研究北大核心

斜盘式轴向柱塞泵工作过程中,滑靴与柱塞球头配合副需转动灵活、无紧涩、无阻滞且具备一定的拉脱力和转动摆角,其滑靴收口工艺是关键。利用DEFORM建立滑靴压合模具仿真模型,分析滑靴裙部在压合过程中的变形及应力特性曲线,揭示不同滑靴裙部外偏角对其收口特性的影响规律。结果表明:滑靴裙部外偏角对压合工艺影响较大,以F3V112DT型号泵为例,滑靴裙部外偏角越大,球头包覆材料越多,所能承受的拉脱力越大;滑靴裙部外偏角越大,柱塞径向间隙越大;当外偏角为13.5°~16.0°时,柱塞滑靴副运动特性较好。研究结果为柱塞泵滑靴压合工艺的智能数字化设计提供参考。     

圆形及方形截面柱塞与其导向孔的热变形分析

柱塞泵在工作温度下容易产生局部磨损现象,根据某型径向柱塞泵的相关参数计算得到柱塞泵的工作温度;通过对圆形与方形截面柱塞及其导向孔热变形的分析,得到两种不同截面柱塞与导向孔的相对热变形量。分析结果表明:方形截面柱塞与导向孔在热变形情况下基本可以保持面面接触的配合关系,该种截面的柱塞及其导向孔可应用于柱塞泵。     

Evaluation offing surfaces with several coatings for friction, wear and scuffing life

Friction and wear of the sliding components in an automobile cause an increase in both fuel consumption and emission. Many engine components involved with sliding contact are all susceptible to scuffing failure at some points during their operating period. Therefore, it is important to evaluate the effects of various surface coatings on the tribological characteristics of the piston ring and cylinder block surface of a diesel engine. Wear and scuffing tests were conducted using a friction and wear measurement of the piston ring and cylinder block in a low friction diesel engine. The frictional forces, wear amounts and cycles to scuffing in the boundary lubricated sliding condition were measured using the reciprocating wear tester. The tester used a piece of the cylinder block as the reciprocating specimen and a segment of the piston ring material as the fixed pin. Several coatings on the ring specimen were used, such as DLC, TiN, Cr-ceramic and TiAlN, in order to improve the tribological characteristics of the ring. The coefficients of friction were monitored during the tests, and the wear volumes of the piston ring surfaces with various coatings were compared. Test results show that the DLC coating exhibits better tribological properties than the other coatings. The graphite structure of this coating is responsible for the low friction and wear of the DLC film. The TiN and DLC coatings show better scuffing resistance than the other coatings. The TiN and Cr-ceramic coated rings show good wear resistance and high friction.     

Laser surface alloying of silumin

Laser alloying is an effective way to increase the surface hardness and wear resistance of materials, including aluminum. The effect of laser alloying on the structure and hardness of silumin AL30, which is used to produce engine pistons operating at high temperatures, is an interesting subject for study.Translated from Metallovedenie i Tremicheskaya Obrabotka Metallov, No. 2, pp. 18 – 19, February, 1995.     

激光表面织构微坑形貌及面积占有率对氮化气缸套摩擦学性能的影响

针对氮化气缸套由于自身存在表面应力高、易变形等使其难以满足高强化内燃机气缸套要求的问题,以氮化气缸套-PVD活塞环为研究对象,采用Nd-YAG脉冲激光器在氮化气缸套表面进行织构化处理,研究脉冲激光参数对气缸套表面微织构微坑形貌及面积占有率对摩擦副摩擦磨损性能的影响,并分析其影响机制。发现织构微坑直径随激光能量密度、脉冲次数、离焦量增加而增大,而微坑深度随能量密度、脉冲个数、离焦量的增加呈先增大后减小的趋势。不同面积占有率织构对气缸套-活塞环摩擦副均具有减摩耐磨作用,与无织构缸套摩擦副相比,微织构气缸套的摩擦因数降低10.07%～1.58%;磨损量降低26.71%～46.19%;微织构气缸套对应的活塞环试样磨损量降低10.12%～50.19%;微织构气缸套的拉缸时间提高了2.1～2.8倍。最低摩擦因数和磨损量及最佳抗拉缸性能均在面积占有率为10%的织构摩擦副获得。微织构改善气缸套摩擦副摩擦磨损性能的机制为贮存润滑油,减少摩擦副接触面积以及捕捉磨屑,减小磨粒磨损。获得了高强化条件下氮化气缸套织构化对其摩擦学性能的影响规律,可为开发高强度内燃机提供试验支持。